Формы проточной части многоступенчатых компрессоров.

Рис. 6.38. Схемы многоступенчатых осевых компрессоров с различной формой к проточной части в меридиональном сечении: а – D _к=const; б – D _cp=const; в – D _вт=const

Если специально не профилировать эти сечения, то в результате отрыва потока в этих сечениях и влияния радиального зазора на периферии увеличения работы в этих сечениях нет. В итоге работа, совершаемая всей лопаткой, оказывается меньше расчетной, а величину коэффициента напора лопатки, работающей в системе многоступенчатого компрессора, принято поправить на величину k_H: H _т.расч= H _т/ k_H, где k_H <1,0 – коэффициент затраченной работы.Один из путей повышения КПД многоступенчатого компрессора - оптимизация профилирования лопаток по высоте с учетом реальных полей на входе в ступень. Путем дополнительного изгиба лопаток и уменьшения углов атаки в концевых сечениях повышается напорность ступеней, что приводит к выравниванию поля скоростей и давлений.

Преимущества схемы с постоянным наружным диаметром:

1. Возможность уменьшения числа ступеней по сравнению с другими схемами в связи с наибольшей средней по ступеням окружной скоростью.

2. При заданном числе ступеней уменьшенные значения углов поворота потока главным образом в корневых сечениях связаны с увеличенными значениями окружной скорости.

3. Возможность поддерживать величину радиального зазора при осевых перемещениях ротора и, следовательно, выбирать исходную величину радиального зазора меньшей, чем в других схемах.

Но в схеме с постоянным наружным диаметром высота лопатки на выходе наименьшая из всех приведенных на рис. 6.38 схем. (при заданной степени повышения полного давления , расходе воздуха и скорости на выходе величина аксиальной площади на выходе F _вых с точностью до КПД одинакова во всех схемах, поэтому высота лопатки при D _к=const наименьшая). При этом возникают большие трудности с обеспечением КПД из-за роста потерь на перетекание в радиальном зазоре и вторичных потерь. Кроме того, масса компрессора этой схемы заметно не снижается при меньшем числе ступеней в связи с тем, что размеры дисков последних ступеней увеличиваются.Схема с постоянным внутренним диаметром имеет наибольшую из рассматриваемых схем высоту лопатки на выходе. Однако в этой схеме возникают существенные трудности с обеспечением высоких КПД из-за повышенных углов поворота потока и чисел М в корневых сечениях венцов. Поэтому имеет определенное распространение схема с примерно постоянным средним диаметром, сочетающая часть преимуществ схем с D _к=const и D _вт=const.